Заштита од пренапона и пренапона струје грома

Заштита од пренапона и пренапона струје грома

Пренапона атмосферског порекла
Дефиниције пренапона

Пренапонски напон (у систему) било који напон између једног фазног проводника и земље или између фазних проводника чија вршна вредност премашује одговарајући врх највишег напона за дефиницију опреме из Међународног електротехничког речника (ИЕВ 604-03-09)

Разне врсте пренапона

Пренапон је импулс напона или талас који се налаже на номинални напон мреже (види слику Ј1)

Ову врсту пренапона карактерише (види слику Ј2):

• време пораста тф (у μс);
• градијент С (у кВ / μс).

Пренапонски сигнал омета опрему и производи електромагнетно зрачење. Штавише, трајање пренапона (Т) узрокује енергетски врх у електричним круговима који може уништити опрему.
Слика Ј2 - Главне карактеристике пренапона

Четири типа пренапона могу пореметити електричне инсталације и оптерећења:

• Прекидачки пренапони: пренапони високе фреквенције или рафални поремећаји (види слику Ј1) узроковани променом стационарног стања у електричној мрежи (током рада расклопног уређаја).
• Пренапони фреквенције снаге: пренапони исте фреквенције као и мрежа (50, 60 или 400 Хз) узроковани трајном променом стања у мрежи (следећи квар: квар изолације, слом неутралног проводника итд.).
• Пренапони изазвани електростатичким пражњењем: врло кратки пренапони (неколико наносекунди) врло високе фреквенције узроковани пражњењем нагомиланих електричних наелектрисања (на пример, особа која хода по тепиху са изолационим ђоном електрично је наелектрисана напоном од неколико киловолта).
• Пренапони атмосферског порекла.

Карактеристике пренапона атмосферског порекла

Удари грома на неколико слика: Громови произведу изузетно велику количину импулсне електричне енергије (види слику Ј4)

• од неколико хиљада ампера (и неколико хиљада волти)
• високе фреквенције (приближно 1 мегахерц)
• кратког трајања (од микросекунде до милисекунде)

Између 2000 и 5000 олуја се непрестано формирају широм света. Ове олује прате удари грома који представљају озбиљну опасност за људе и опрему. Громови ударају у земљу у просеку од 30 до 100 удараца у секунди, односно 3 милијарде удара грома сваке године.

Табела на слици Ј3 приказује неке вредности удара грома с њима повезаном вероватноћом. Као што се може видети, 50% удара грома има струју већу од 35 кА, а 5% струју већу од 100 кА. Енергија коју преноси удар грома је због тога врло велика.

Слика Ј3 - Примери вредности пражњења грома дате у стандарду ИЕЦ 62305-1 (2010 - Табела А.3)

Слика Ј4 - Пример струје грома

Гром такође изазива велики број пожара, углавном на пољопривредним површинама (уништавајући куће или чинећи их неприкладним за употребу). Високе зграде су посебно склоне ударима грома.

Ефекти на електричне инсталације

Муња посебно оштећује електричне и електронске системе: трансформаторе, бројила електричне енергије и електричне уређаје како у стамбеним тако иу индустријским просторијама.

Трошкови санације штете изазване громом су веома високи. Али врло је тешко проценити последице:

• поремећаји на рачунарима и телекомуникационим мрежама;
• грешке настале у извођењу програмабилних програма логичких контролера и управљачких система.

Штавише, трошкови оперативних губитака могу бити далеко већи од вредности уништене опреме.

Удари удара грома

Муња је високофреквентни електрични феномен који узрокује пренапоне на свим проводљивим предметима, посебно на електричним кабловима и опреми.

Удари грома могу на два начина утицати на електричне (и / или електронске) системе зграде:

• директним ударом удара грома у зграду (види слику Ј5 а);
• индиректним ударом удара грома у зграду:
• Удар грома може пасти на надземни електрични вод који напаја зграду (види слику Ј5 б). Прекомерна струја и пренапонски напон могу се проширити неколико километара од места удара.
• Удар грома може пасти у близини електроенергетског вода (видети слику Ј5 ц). Електромагнетно зрачење струје грома ствара велику струју и пренапон на мрежи за напајање електричном енергијом. У последња два случаја, опасне струје и напони се преносе мрежом за напајање.

Удар грома може пасти близу зграде (види слику Ј5 д). Земљин потенцијал око места удара опасно расте.

Слика Ј5 - Разне врсте удара грома

У свим случајевима последице по електричне инсталације и оптерећења могу бити драматичне.

Слика Ј6 - Последица удара грома

Гром падне на незаштићену зграду.	Муња пада близу надземне линије.	Гром пада у близини зграде.
Струја грома тече на земљу кроз више или мање проводљиве структуре зграде са врло разарајућим ефектима: топлотни ефекти: Веома силовито прегревање материјала, што изазива пожар механички ефекти: Структурне деформације термички блиц: Изузетно опасан феномен у присуству запаљивих или експлозивних материјала (угљоводоници, прашина итд.)	Струја грома генерише пренапоне електромагнетном индукцијом у дистрибутивном систему. Ови пренапони се шире дуж линије до електричне опреме унутар зграда.	Удар грома генерише исте типове пренапона као оне описане супротности. Поред тога, струја грома се враћа из земље у електричну инсталацију, узрокујући тако квар опреме.
Зграда и инсталације унутар зграде су генерално уништене	Електричне инсталације у згради углавном су уништене.

Различити начини размножавања

Цоммон моде

Прекомерни напони у заједничком режиму појављују се између проводника под напоном и земље: фаза-земља или неутрална-земља (види слику Ј7). Опасни су посебно за уређаје чији је оквир повезан са земљом због ризика од пробоја диелектрика.

Слика Ј7 - Уобичајени режим

Диференцијални режим

Појављују се пренапони у диференцијалном режиму између проводника под напоном:

фаза у фазу или фаза у неутрални положај (видети слику Ј8). Посебно су опасни за електронску опрему, осетљив хардвер као што су рачунарски системи итд.

Слика Ј8 - Диференцијални режим

Карактеризација таласа грома

Анализа појава омогућава дефинисање врста валова струје грома и напона.

• 2 врсте струјних таласа разматрају се према ИЕЦ стандардима:
• Талас 10/350 µс: за карактеризацију тренутних таласа из директног удара грома (види Слику Ј9);

Слика Ј9 - Струјни талас од 10/350 µс

• Талас од 8/20 µс: за карактеризацију тренутних таласа од индиректног удара грома (види слику Ј10).

Слика Ј10 - Струјни талас од 8/20 µс

Ове две врсте валова струје грома користе се за дефинисање испитивања СПД (ИЕЦ стандард 61643-11) и отпорности опреме на струје грома.

Вршна вредност тренутног таласа карактерише интензитет удара грома.

Пренапони створени ударима грома карактеришу таласи напона 1.2 / 50 µс (види слику Ј11).

Ова врста напонског таласа користи се за проверу опреме која издржава пренапоне атмосферског порекла (импулсни напон према ИЕЦ 61000-4-5).

Слика Ј11 - Талас напона 1.2 / 50 µс

Принцип заштите од грома
Општа правила заштите од грома

Поступак за спречавање ризика од удара грома
Систем заштите зграде од утицаја грома мора да садржи:

• заштита конструкција од директних удара грома;
• заштита електричних инсталација од директних и индиректних удара грома.

Основни принцип заштите инсталације од ризика од удара грома је спречавање да ометајућа енергија доспе до осетљиве опреме. Да бисте то постигли, потребно је:

• ухватите струју грома и усмерите је на земљу најдиректнијим путем (избегавајући близину осетљиве опреме);
• извршити изједначавање потенцијала инсталације; Ово изједначавање потенцијала спроводи се везним проводницима, допуњеним пренапонским уређајима (СПД) или варницама (нпр. Антенски јарбол).
• умањити индуковане и индиректне ефекте инсталирањем СПД-ова и / или филтера. Два система заштите користе се за уклањање или ограничавање пренапона: познати су као систем заштите зграде (за спољашњост зграда) и систем заштите електричне инсталације (за унутрашњост зграда).

Систем заштите зграда

Улога система заштите зграде је да га заштити од директних удара грома.
Систем се састоји од:

• уређај за хватање: систем за заштиту од грома;
• доњи проводници дизајнирани да преносе струју грома на земљу;
• Земаљски каблови повезани са „врањом ногом“ повезани заједно;
• везе између свих металних оквира (изједначавање потенцијала) и уземљења.

Када струја грома протиче у проводнику, ако се између њега и оквира повезаних са земљом који се налазе у близини појаве потенцијалне разлике, овај последњи може проузроковати деструктивне пребацивања.

3 врсте система за заштиту од грома
Користе се три врсте заштите зграда:

Громобран (једноставан штап или са системом за окидање)

Громобран је метални врх за хватање постављен на врху зграде. Уземљен је једним или више проводника (често бакарних трака) (види слику Ј12).

Слика Ј12 - Громобран (једноставан штап или са системом за окидање)

Громобран са затегнутим жицама

Те жице су растегнуте изнад конструкције која се штити. Користе се за заштиту посебних структура: подручја за лансирање ракета, војне примене и заштиту високонапонских надземних водова (види слику Ј13).

Слика Ј13 - Затегнуте жице

Громобрански проводник у мрежасти кавез (Фарадејев кавез)

Ова заштита укључује постављање бројних доњих проводника / трака симетрично око зграде. (видети слику Ј14).

Ова врста система за заштиту од грома користи се за високо изложене зграде у којима се налазе врло осетљиве инсталације као што су рачунарске собе.

Слика Ј14 - Мрежасти кавез (Фарадејев кавез)

Последице заштите зграде за опрему електричне инсталације

50% струје грома коју испразни систем заштите зграде враћа се назад у мреже уземљења електричне инсталације (види слику Ј15): потенцијални пораст оквира врло често премашује издржљивост изолације проводника у различитим мрежама ( НН, телекомуникације, видео кабл итд.).

Штавише, проток струје кроз доње проводнике ствара индуковане пренапоне у електричној инсталацији.

Као последица, систем заштите зграде не штити електричну инсталацију: стога је обавезно обезбедити систем заштите електричне инсталације.

Слика Ј15 - Директна повратна струја грома

Заштита од грома - Систем заштите електроинсталације

Главни циљ система заштите електричне инсталације је ограничити пренапонске напоне на вредности прихватљиве за опрему.

Систем заштите електричне инсталације састоји се од:

• један или више СПД-ова у зависности од конфигурације зграде;
• изједначавање потенцијала: метална мрежа изложених проводљивих делова.

Имплементација

Поступак заштите електричних и електронских система зграде је следећи.

Потражите информације

• Идентификујте сва осетљива оптерећења и њихово место у згради.
• Идентификујте електричне и електронске системе и њихове одговарајуће тачке уласка у зграду.
• Проверите да ли је систем заштите од грома присутан на згради или у близини.
• Упознајте се са прописима који се примењују на локацији зграде.
• Процените ризик од удара грома према географском положају, врсти напајања, густини удара грома итд.

Примена решења

• Инсталирајте проводнике за повезивање на оквире мрежицом.
• Инсталирајте СПД у долазну разводну таблу НН.
• Уградите додатни СПД у сваку подразводну плочу која се налази у близини осетљиве опреме (погледајте слику Ј16).

Слика Ј16 - Пример заштите велике електричне инсталације

Уређај за заштиту од пренапона (СПД)

Уређаји за заштиту од пренапона (СПД) користе се за мреже за напајање електричном енергијом, телефонске мреже и комуникационе и аутоматске управљачке магистрале.

Уређај за заштиту од пренапона (СПД) је компонента система заштите електричне инсталације.

Овај уређај је паралелно повезан на круг напајања терета који мора да заштити (види слику Ј17). Такође се може користити на свим нивоима мреже напајања.

Ово је најчешће коришћена и најефикаснија врста заштите од пренапона.

Слика Ј17 - Паралелни принцип заштитног система

СПД паралелно повезан има високу импедансу. Једном када се привремени пренапон појави у систему, импеданса уређаја се смањује, па се ударна струја пробија кроз СПД, заобилазећи осетљиву опрему.

Принцип

СПД је дизајниран да ограничи привремене пренапоне атмосферског порекла и преусмери таласе струје на земљу, тако да ограничи амплитуду овог пренапона на вредност која није опасна за електричну инсталацију и електричне расклопне и управљачке уређаје.

СПД елиминише пренапонске напоне

• у уобичајеном режиму, између фазе и неутралног стања или земље;
• у диференцијалном режиму, између фазе и неутралног.

У случају пренапона који премашује радни праг, СПД

• води енергију на земљу, у заједничком режиму;
• дистрибуира енергију на остале проводнике под напоном, у диференцијалном режиму.

Три врсте СПД

Тип КСНУМКС СПД
СПД типа 1 препоручује се у одређеним случајевима у услужним секторима и индустријским зградама, заштићеним системом за заштиту од грома или мрежасти кавез.
Штити електричне инсталације од директних удара грома. Може да испразни повратну струју од муње која се шири од проводника земље до мрежних проводника.
СПД типа 1 карактерише струјни талас од 10/350 µс.

Тип КСНУМКС СПД
СПД типа 2 је главни систем заштите за све нисконапонске електричне инсталације. Уграђен у сваку електричну разводну таблу, спречава ширење пренапона у електричним инсталацијама и штити оптерећења.
СПД типа 2 карактерише струјни талас од 8/20 µс.

Тип КСНУМКС СПД
Ови СПД имају мали капацитет пражњења. Због тога се морају обавезно инсталирати као додатак СПД типа 2 и у близини осетљивих терета.
СПД типа 3 карактерише комбинација таласа напона (1.2 / 50 μс) и таласа струје (8/20 μс).

Нормативна дефиниција СПД-а

Слика Ј18 - СПД стандардна дефиниција

Напомена 1: Постоје Т1 + Т2 СПД (или тип 1 + 2 СПД) који комбинују заштиту терета од директних и индиректних удара грома.

Напомена 2: неки Т2 СПД такође могу бити декларисани као Т3

Карактеристике СПД

Међународни стандард ИЕЦ 61643-11 Едитион 1.0 (03/2011) дефинише карактеристике и тестове за СПД повезан на нисконапонске дистрибутивне системе (види слику Ј19).

Зелено, загарантовани радни опсег СПД-а.
Слика Ј19 - Карактеристика времена / струје СПД са варистором

Заједничке карактеристике

• U_C: Максимални континуирани радни напон. Ово је наизменични или једносмерни напон изнад којег СПД постаје активан. Ова вредност се бира према називном напону и распореду уземљења система.
• U_P: Степен заштите од напона (на И_n). Ово је максимални напон на стезаљкама СПД када је активан. Овај напон се постиже када је струја која тече у СПД једнака Ин. Одабрани ниво заштите од напона мора бити испод могућности подношења оптерећења пренапона. У случају удара грома, напон на стезаљкама СПД углавном остаје мањи од У_P.
• У: Номинална струја пражњења. Ово је максимална вредност струје таласног облика од 8/20 µс коју СПД може да испразни најмање 19 пута.

Зашто је Ин важан?
Ин одговара номиналној струји пражњења коју СПД може да поднесе најмање 19 пута: већа вредност Ин значи дужи животни век СПД, па се снажно препоручује да се изаберу веће вредности од минималне наметнуте вредности од 5 кА.

Тип КСНУМКС СПД

• I_{ђаволак}: Импулсна струја. Ово је максимална вредност струје таласног облика од 10/350 µс коју СПД може да испразни пражњењем бар једном.

Засто ја_{ђаволак} важно?
Стандард ИЕЦ 62305 захтева максималну вредност импулсне струје од 25 кА по полу за трофазни систем. То значи да би за 3П + Н мрежу СПД требало да буде у стању да поднесе укупну максималну импулсну струју од 100 кА која долази из земаљске везе.

• I_fi: Аутоматско гашење прати струју. Применљиво само на технологију искришта. Ово је струја (50 Хз) коју СПД може сам да прекине након пребацивања. Ова струја мора увек бити већа од потенцијалне струје кратког споја на месту инсталације.

Тип КСНУМКС СПД

• Имак: Максимална струја пражњења. Ово је вршна вредност струје таласног облика од 8/20 µс коју СПД може да испразни једном.

Зашто је Имак важан?
Ако упоредите 2 СПД-а са истим улазом, али са различитим Имак-ом: СПД веће вредности Имак има већу „сигурносну маргину“ и може поднети већу ударну струју без оштећења.

Тип КСНУМКС СПД

• U_OC: Напон отвореног круга примењен током испитивања класе ИИИ (тип 3).

Главне примене

• Нисконапонски СПД. Овим појмом су означени врло различити уређаји, како са технолошког, тако и са становишта употребе. Нисконапонски СПД су модуларни и лако се уграђују у НН разводне табле. Постоје и СПД-ови прилагодљиви за утичнице, али ови уређаји имају мали капацитет пражњења.

• СПД за комуникационе мреже. Ови уређаји штите телефонске мреже, комутиране мреже и мреже аутоматског управљања (магистрала) од пренапона који долазе споља (муње) и оних унутрашњих у мрежу напајања (загађујућа опрема, рад расклопних уређаја итд.). Такви СПД-ови су такође инсталирани у РЈ11, РЈ45, ... конекторима или интегрисани у оптерећења.

белешке

1. Редослед испитивања према стандарду ИЕЦ 61643-11 за СПД на основу МОВ (варистор). Укупно 19 импулса на И._n:

• Један позитиван импулс
• Један негативни импулс
• 15 импулса синхронизованих на сваких 30 ° на напону од 50 Хз
• Један позитиван импулс
• Један негативни импулс

2. за тип 1 СПД, након 15 импулса на И_n (види претходну напомену):

• Један импулс на 0.1 к И_{ђаволак}
• Један импулс на 0.25 к И_{ђаволак}
• Један импулс на 0.5 к И_{ђаволак}
• Један импулс на 0.75 к И_{ђаволак}
• Један импулс на И_{ђаволак}

Дизајн система заштите електричне инсталације
Правила пројектовања система заштите електричне инсталације

Да би се заштитила електрична инсталација у згради, важе једноставна правила за избор

• СПД (с);
• његов систем заштите.

За систем дистрибуције електричне енергије, главне карактеристике које се користе за дефинисање система заштите од муње и одабир СПД-а за заштиту електричне инсталације у згради су:

• СПД
• количина СПД
• тип
• ниво изложености да би се дефинисала максимална струја пражњења СПД Имак.
• Уређај за заштиту од кратког споја
• максимална струја пражњења Имак;
• струја кратког споја Исц на месту уградње.

Логички дијаграм на слици Ј20 доле илуструје ово правило дизајна.

Слика Ј20 - Логички дијаграм за избор заштитног система

Остале карактеристике за избор СПД су унапред дефинисане за електричну инсталацију.

• број полова у СПД;
• ниво заштите напона У_P;
• U_C: Максимални континуирани радни напон.

Овај потпоглавље Дизајн система заштите електричне инсталације детаљније описује критеријуме за одабир система заштите према карактеристикама инсталације, опреми која се штити и животној средини.

Елементи система заштите

СПД увек мора бити инсталиран у извору електричне инсталације.

Локација и тип СПД

Тип СПД-а који ће се инсталирати у пореклу инсталације зависи од тога да ли је присутан систем заштите од грома или не. Ако је зграда опремљена системом за заштиту од грома (према ИЕЦ 62305), треба инсталирати СПД типа 1.

За СПД инсталиран на долазном крају инсталације, ИЕЦ 60364 инсталациони стандарди постављају минималне вредности за следеће 2 карактеристике:

• Номинална струја пражњења И_n = 5 кА (8/20) µс;
• Степен заштите напона У_P(у И_n) <2.5 кВ.

Број додатних СПД-ова који ће се инсталирати одређује се према:

• величина локације и потешкоће у постављању везних проводника. На великим локацијама, неопходно је инсталирати СПД на долазни крај сваке поддистрибуцијске ограде.
• удаљеност која раздваја осетљива оптерећења која треба заштитити од долазног крајњег заштитног уређаја. Када се терети налазе на удаљености већој од 10 метара од долазног заштитног уређаја, потребно је обезбедити додатну фину заштиту што је могуће ближе осетљивим оптерећењима. Појаве рефлексије таласа повећавају се са 10 метара. Погледајте ширење таласа грома
• ризик од изложености. У случају врло изложеног места, улазни крај СПД не може да обезбеди и велики проток струје грома и довољно низак ниво заштите напона. Конкретно, СПД типа 1 обично прати СПД типа 2.

Табела на слици Ј21 доле приказује количину и врсту СПД-а који се постављају на основу два горе дефинисана фактора.

Слика Ј21 - 4 случаја примене СПД-а

Заштита распоређених нивоа

Неколико нивоа заштите СПД омогућава дистрибуцију енергије између неколико СПД-а, као што је приказано на слици Ј22 на којој су предвиђене три врсте СПД:

• Тип 1: када је зграда опремљена системом за заштиту од грома и смештена на долазном крају инсталације, она апсорбује врло велику количину енергије;
• Тип 2: апсорбује преостале пренапоне;
• Тип 3: пружа „фину“ заштиту ако је потребно за најосетљивију опрему која се налази врло близу терета.

Напомена: СПД типа 1 и 2 могу се комбиновати у један СПД
Слика Ј22 - Архитектура фине заштите

Заједничке карактеристике СПД-а према карактеристикама уградње
Максимални континуирани радни напон Уц

У зависности од распореда уземљења система, максимални континуирани радни напон У_C СПД мора бити једнака или већа од вредности приказаних у табели на слици Ј23.

Слика Ј23 - Прописана минимална вредност У_C за СПД у зависности од система уземљења (на основу табеле 534.2 стандарда ИЕЦ 60364-5-53)

Н / А: није применљиво
У: линијски напон нисконапонског система
а. ове вредности су повезане са најгорим условима квара, па се толеранција од 10% не узима у обзир.

Најчешће вредности УЦ изабране према распореду уземљења система.
ТТ, ТН: 260, 320, 340, 350 В
ИТ: 440, 460 В.

Степен заштите напона У_P (у И_n)

Стандард ИЕЦ 60364-4-44 помаже у избору нивоа заштите Уп за СПД у функцији оптерећења која треба заштитити. Табела на слици Ј24 показује способност издржавања импулса сваке врсте опреме.

Слика Ј24 - Захтевани називни импулсни напон опреме Ув (табела 443.2 ИЕЦ 60364-4-44)

а. Према ИЕЦ 60038: 2009.
б. Овај називни импулсни напон примењује се између проводника под напоном и ПЕ.
ц. У Канади и САД, за напоне на земљи веће од 300 В, примењује се називни импулсни напон који одговара следећем највишем напону у овој колони.
д. За рад ИТ система на 220-240 В, користи се ред 230/400, због напона на земљи у земљоспоју на једној линији.

Слика Ј25 - Категорија пренапонске опреме

	Опрема категорије пренапона Погодна сам само за употребу у фиксној инсталацији зграда где се заштитна средства примењују изван опреме - да би се привремени пренапони ограничили на наведени ниво. Примери такве опреме су они који садрже електронске склопове попут рачунара, уређаја са електронским програмима итд.
	Опрема пренапонске категорије ИИ погодна је за прикључење на фиксну електричну инсталацију, пружајући нормалан степен расположивости који је обично потребан за опрему која користи струју. Примери такве опреме су кућни апарати и слична оптерећења.
	Опрема пренапонске категорије ИИИ намијењена је употреби у фиксној инсталацији низводно и укључујући главну разводну плочу, пружајући висок степен доступности. Примери такве опреме су разводне табле, прекидачи, ожичени системи укључујући каблове, сабирнице, разводне кутије, прекидачи, утичнице) у фиксној инсталацији и опрема за индустријску употребу и нека друга опрема, нпр. Стационарни мотори са стална веза са фиксном инсталацијом.
	Опрема пренапонске категорије ИВ погодна је за употребу у или у близини порекла инсталације, на пример узводно од главне разводне плоче. Примери такве опреме су бројила електричне енергије, примарни уређаји за заштиту од прекомерне струје и контролне јединице за мрешкање.

„Инсталирани“ У_P перформансе треба упоредити са импулсном издржљивошћу оптерећења.

СПД има ниво напонске заштите У_P то је својствено, тј. дефинисано и тестирано независно од његове инсталације. У пракси за избор У._P перформансе СПД-а, мора се предузети сигурносна маргина како би се дозволиле пренапонске карактеристике које су својствене уградњи СПД-а (видети Слику Ј26 и Прикључак уређаја за заштиту од пренапонске заштите).

Слика Ј26 - Инсталирани У_P

„Инсталирани“ ниво заштите напона У_P општеприхваћен за заштиту осетљиве опреме у електричним инсталацијама 230/400 В износи 2.5 кВ (категорија пренапона ИИ, видети слику Ј27).

Белешка:
Ако предвиђени ниво заштите од напона не може постићи долазни СПД или ако су осетљиви елементи опреме удаљени (види Елементи заштитног система # Локација и тип СПД Локација и тип СПД, мора се инсталирати додатни координисани СПД да би се постигла потребан ниво заштите.

Број полова

• У зависности од распореда уземљења система, неопходно је обезбедити СПД архитектуру која обезбеђује заштиту у заједничком режиму (ЦМ) и диференцијалном режиму (ДМ).

Слика Ј27 - Потребе заштите у складу са распоредом уземљења система

а. Заштита између фазе и нуле може бити уграђена у СПД постављен на почетку инсталације или бити удаљена у близини опреме која се штити
б. Ако је неутрално распоређен

Белешка:

Цоммон-овер оверволтаге
Основни облик заштите је инсталирање СПД-а у заједничком режиму између фаза и ПЕ (или ПЕН) проводника, без обзира на врсту система за уземљење који се користи.

Пренапон у диференцијалном режиму
У системима ТТ и ТН-С уземљење неутралне тачке резултира асиметријом услед уземљења импеданције што доводи до појаве напона у диференцијалном режиму, иако је пренапон изазван ударом грома уобичајени мод.

2П, 3П и 4П СПД
(видети слику Ј28)
Они су прилагођени ИТ, ТН-Ц, ТН-ЦС системима.
Они пружају заштиту само од пренапона у уобичајеном моду

Слика Ј28 - 1П, 2П, 3П, 4П СПД

1П + Н, 3П + Н СПД
(видети слику Ј29)
Они су прилагођени системима ТТ и ТН-С.
Они пружају заштиту од пренапона у уобичајеном и диференцијалном режиму

Слика Ј29 - 1П + Н, 3П + Н СПД

Избор СПД типа 1
Импулсна струја Иимп

• Тамо где не постоје национални прописи или посебни прописи за врсту зграде која се штити: импулсна струја Иимп мора бити најмање 12.5 кА (талас 10/350 µс) по грани у складу са ИЕЦ 60364-5-534.
• Тамо где постоје прописи: стандард ИЕЦ 62305-2 дефинише 4 нивоа: И, ИИ, ИИИ и ИВ

Табела на слици Ј31 приказује различите нивое И_{ђаволак} у регулаторном случају.

Слика Ј30 - Основни пример уравнотеженог И_{ђаволак} расподела струје у трофазном систему

Слика Ј31 - Табела И._{ђаволак} вредности према нивоу напонске заштите зграде (на основу ИЕЦ / ЕН 62305-2)

Аутоматско гашење прати струју И_fi

Ова карактеристика је применљива само за СПД-ове са технологијом искришта. Аутоматско гашење прати струју И._fi мора увек бити већа од потенцијалне струје кратког споја И_sc на месту уградње.

Избор СПД типа 2
Максимална струја пражњења Имак

Максимална струја пражњења Имак је дефинисана према процењеном нивоу изложености у односу на локацију зграде.
Вредност максималне струје пражњења (Имак) одређује се анализом ризика (види табелу на слици Ј32).

Слика Ј32 - Препоручена максимална струја пражњења Имак према нивоу изложености

Избор спољног уређаја за заштиту од кратког споја (СЦПД)

Заштитни уређаји (топлотни и кратки спој) морају бити усклађени са СПД-ом како би се осигурао поуздан рад, тј
осигурати континуитет услуге:

• издржавају таласе струје грома
• не генеришу прекомерни заостали напон.

осигурати ефикасну заштиту од свих врста прекомерне струје:

• преоптерећење услед топлотног бекства варистора;
• кратки спој ниског интензитета (импедант);
• кратки спој великог интензитета.

Ризици које треба избегавати на крају века трајања СПД-а
Због старења

У случају природног завршетка живота због старења, заштита је термичког типа. СПД са варисторима мора имати унутрашњи растављач који онемогућава СПД.
Напомена: Крај животног века кроз термички одбег не односи се на СПД са цевчицом за испуштање гаса или капсулираном варницом.

Због квара

Узроци краја животног века због квара кратког споја су:

• Премашен је максимални капацитет пражњења. Ова грешка резултира јаким кратким спојем.
• Квар због дистрибутивног система (пребацивање неутралног / фазног стања, неутрални ископ).
• Постепено пропадање варистора.
  Последње две грешке резултирају импедантним кратким спојем.
  Инсталација мора бити заштићена од оштећења која настају услед ових врста квара: горе дефинисани унутрашњи (термички) растављач нема времена за загревање, па стога и за рад.
  Треба инсталирати посебан уређај под називом „спољни уређај за заштиту од кратког споја (спољни СЦПД)“, способан да елиминише кратки спој. Може се применити помоћу прекидача или уређаја са осигурачима.

Карактеристике спољног СЦПД-а

Спољни СЦПД треба координирати са СПД. Дизајниран је да задовољи следећа два ограничења:

Подноси струју грома

Подржавање струје грома је суштинска карактеристика СПД-овог спољног уређаја за заштиту од кратког споја.
Спољни СЦПД не сме да се споти на 15 узастопних импулсних струја на Ин.

Подржава струју кратког споја

• Капацитет прекида одређен је правилима уградње (ИЕЦ 60364 стандард):
  Спољни СЦПД треба да има прекидну способност једнаку или већу од потенцијалне струје кратког споја Исц на тачки уградње (у складу са ИЕЦ 60364 стандардом).
• Заштита инсталације од кратких спојева
  Конкретно, импедантни кратки спој расипа пуно енергије и треба га врло брзо елиминисати да би се спречила оштећења инсталације и СПД-а.
  Произвођач мора дати праву повезаност између СПД и његовог спољног СЦПД.

Режим инсталације за спољни СЦПД
Уређај „у низу“

СЦПД је описан као „у низу“ (види слику Ј33) када заштиту врши општи заштитни уређај мреже која треба да се заштити (на пример, заштитни прекидач пре инсталације).

Слика Ј33 - СЦПД „у низу“

Уређај „паралелно“

СЦПД се описује као „паралелно“ (види слику Ј34) када заштиту врши посебно заштитни уређај повезан са СПД.

• Спољни СЦПД назива се „прекидачки прекидач“ ако функцију изводи прекидач.
• Прекидач за искључивање може бити интегрисан у СПД или не.

Слика Ј34 - СЦПД „паралелно“

Белешка:
У случају СПД са цевчицом за испуштање гаса или капсулираном варницом, СЦПД омогућава да се струја прекине одмах након употребе.

Гаранција заштите

Спољни СЦПД треба да буде усклађен са СПД и да га тестира и гарантује произвођач СПД у складу са препорукама стандарда ИЕЦ 61643-11. Такође би га требало инсталирати у складу са препорукама произвођача. Као пример, погледајте табеле координације Елецтриц СЦПД + СПД.

Када је овај уређај интегрисан, усклађеност са стандардом производа ИЕЦ 61643-11 природно осигурава заштиту.

Слика Ј35 - СПД са спољним СЦПД, неинтегрисани (иЦ60Н + иПРД 40р) и интегрисани (иКуицк ПРД 40р)

Резиме спољних карактеристика СЦПД-а

Детаљна анализа карактеристика дата је у одељку Детаљне карактеристике спољног СЦПД-а.
Табела на слици Ј36 приказује, на примеру, резиме карактеристика према различитим врстама спољних СЦПД.

Слика Ј36 - Карактеристике заштите на крају животног века СПД типа 2 према спољним СЦПД-има

Режим инсталације за спољни СЦПД	У низу	Паралелно
		Повезана са заштитом осигурача	У вези са заштитом прекидача	Интегрисана заштита прекидача
Заштита од пренапонске опреме	=	=	=	=
	СПД-ови штите опрему на задовољавајући начин без обзира на врсту придружених спољних СЦПД-а
Заштита инсталације на крају животног века	-	=	+	++
	Ниједна гаранција заштите није могућа	Гаранција произвођача		Потпуна гаранција
		Заштита од кратког споја импедансе није добро обезбеђена	Заштита од кратких спојева савршено осигурана
Континуитет службе на крају живота	- -	+	+	+
	Комплетна инсталација је искључена	Искључен је само круг СПД
Одржавање на крају животног века	- -	=	+	+
	Потребно искључење инсталације	Промена осигурача	Одмах ресетовање

Табела за координацију СПД и заштитних уређаја

Табела на слици Ј37 доле приказује координацију растављача прекидача (спољни СЦПД) за СПД типа 1 и 2 бренда КСКСКС Елецтриц за све нивое струја кратког споја.

Координација између СПД и његових прекидача који се растављају, назначена и загарантована од стране Елецтриц, обезбеђује поуздану заштиту (издржавање таласа грома, појачана заштита струје кратког споја импедансе, итд.)

Слика Ј37 - Пример табеле координације између СПД-а и њихових прекидачких прекидача. Увек се позовите на најновије табеле произвођача.

Координација са горњим заштитним уређајима

Координација са уређајима за заштиту од прекомерне струје
У електричној инсталацији, спољни СЦПД је апарат идентичан заштитном апарату: ово омогућава примену техника селективности и каскада за техничку и економску оптимизацију плана заштите.

Координација са уређајима заостале струје
Ако се СПД инсталира низводно од уређаја за заштиту од цурења земље, он би требало да буде „си“ или селективног типа са имуношћу на импулсне струје од најмање 3 кА (струјни талас 8/20 μс).

Инсталација уређаја за заштиту од пренапонске заштите
Прикључак пренапонске заштите

Прикључци СПД-а на оптерећења треба да буду што краћи како би се смањила вредност нивоа напонске заштите (инсталираног горе) на стезаљкама заштићене опреме.

Укупна дужина СПД веза на мрежу и прикључни блок уземљења не би требало да прелази 50 цм.

Једна од битних карактеристика заштите опреме је максимални ниво заштите од напона (инсталиран горе) који опрема може да поднесе на својим стезаљкама. Сходно томе, треба одабрати СПД са нивоом заштите напона Уп прилагођеним заштити уређаја (видети слику Ј38). Укупна дужина прикључних проводника је

Л = Л1 + Л2 + Л3.

За високофреквентне струје, импеданса по јединици дужине ове везе је приближно 1 µХ / м.

Дакле, применом Ленцовог закона на ову везу: ΔУ = Л ди / дт

Нормализовани струјни талас од 8/20 µс, са амплитудом струје од 8 кА, у складу с тим ствара пораст напона од 1000 В по метру кабла.

ΔУ = 1 к 10-6 к 8 к 103/8 к 10-6 = 1000 В

Слика Ј38 - Прикључци СПД Л <50 цм

Као резултат, напон на терминалима опреме, У опрема, је:
У опрема = Горе + У1 + У2
Ако је Л1 + Л2 + Л3 = 50 цм, а талас је 8/20 µс са амплитудом 8 кА, напон на терминалима опреме биће горе + 500 В.

Прикључак у пластичном кућишту

Слика Ј39 доле приказује како повезати СПД у пластично кућиште.

Слика Ј39 - Пример повезивања у пластичном кућишту

Прикључак у металном кућишту

У случају склопног постројења у металном кућишту, било би паметно спојити СПД директно на метално кућиште, при чему се кућиште користи као заштитни проводник (види слику Ј40).
Овај аранжман је у складу са стандардом ИЕЦ 61439-2 и произвођач склопа мора бити сигуран да карактеристике кућишта омогућавају ову употребу.

Слика Ј40 - Пример повезивања у металном кућишту

Пресек проводника

Препоручени минимални пресек проводника узима у обзир:

• Уобичајена услуга која се пружа: Проток таласа струје грома под максималним падом напона (правило 50 цм).
  Напомена: За разлику од примена на 50 Хз, јер је муња високофреквентна, повећање попречног пресека проводника не смањује у великој мери његову високофреквентну импедансу.
• Издржљивост проводника на струје кратког споја: Проводник мора да се одупре струји кратког споја током максималног времена искључења система заштите.
  ИЕЦ 60364 на долазном крају инсталације препоручује минимални пресек:
• 4 мм2 (Цу) за прикључак типа 2 СПД;
• 16 мм2 (Цу) за прикључак типа 1 СПД (присуство система за заштиту од грома).

Примери добрих и лоших СПД инсталација

Слика Ј41 - Примери добрих и лоших СПД инсталација

Дизајн уградње опреме треба изводити у складу са правилима уградње: дужина каблова мора бити мања од 50 цм.

Правила каблирања уређаја за заштиту од пренапонске заштите
Правило КСНУМКС

Прво правило које треба поштовати је да дужина СПД веза између мреже (преко спољног СЦПД) и прикључног блока уземљења не би требало да прелази 50 цм.
Слика Ј42 приказује две могућности повезивања СПД-а.
Слика Ј42 - СПД са одвојеним или интегрисаним спољним СЦПД

Правило КСНУМКС

Проводници заштићених одлазних хранилица:

• треба да буде повезан са стезаљкама спољног СЦПД или СПД;
• треба физички одвојити од загађених улазних проводника.

Налазе се десно од терминала СПД и СЦПД (види слику Ј43).

Слика Ј43 - Прикључци заштићених одлазних улагача налазе се десно од СПД терминала

Правило КСНУМКС

Улазни фазни, неутрални и заштитни (ПЕ) проводници доводника треба да иду један поред другог како би се смањила површина петље (види слику Ј44).

Правило КСНУМКС

Улазни проводници СПД-а требало би да буду удаљени од заштићених одлазних проводника како би се избегло њихово загађивање спајањем (видети слику Ј44).

Правило КСНУМКС

Каблове треба приквачити уз металне делове кућишта (ако их има) како би се површина оквира оквира свела на најмању могућу меру, а тиме и искористио заштитни ефекат против ЕМ сметњи.

У свим случајевима мора се проверити да ли су оквири разводних плоча и кућишта уземљени преко врло кратких веза.

Коначно, ако се користе заштићени каблови, велике дужине треба избегавати, јер смањују ефикасност заштите (види слику Ј44).

Слика Ј44 - Пример побољшања ЕМЦ смањењем површина петље и заједничком импедансом у електричном кућишту

Заштита од пренапонске струје Примери примене

Пример примене СПД у супермаркету

Слика Ј46 - Телекомуникациона мрежа

Решења и шематски дијаграм

• Водич за одабир одводника пренапонске струје омогућио је да се утврди тачна вредност одводника пренапона на долазном крају инсталације и вредности припадајућег прекидачког прекидача.
• Како осетљиви уређаји (У_{ђаволак} <1.5 кВ) налазе се на више од 10 м од долазног заштитног уређаја, одводници пренапонске заштите са фином заштитом морају бити инсталирани што је могуће ближе оптерећењима.
• Да би се осигурао бољи континуитет услуге за подручја хладних просторија: Користиће се прекидачи резидуалне струје типа „си“ како би се избегло ометање које изазива пораст потенцијала земље током проласка таласа грома.
• За заштиту од атмосферских пренапона: 1, инсталирајте одводник пренапона у главну разводну таблу. 2, инсталирајте одводник пренапонске заштите са фином заштитом у сваку разводну таблу (1 и 2) која напаја осетљиве уређаје који се налазе више од 10 м од долазног одводника пренапона. 3, инсталирајте одводник пренапона на телекомуникациону мрежу да бисте заштитили испоручене уређаје, на пример, противпожарне аларме, модеме, телефоне, факсове.

Препоруке за каблирање

• Осигурајте еквипотенцијалност завршетка уземљења зграде.
• Смањите петље на површини кабла за напајање.

Препоруке за инсталацију

• Инсталирај одводник пренапона, И._Мак = 40 кА (8/20 µс), и иЦ60 прекидач прекидача номиналне снаге 40 А.
• Уградите одводнике пренапонске заштите са фином заштитом, И._Мак = 8 кА (8/20 µс) и припадајући иЦ60 прекидачи прекидача оцењени на 10 А

Слика Ј46 - Телекомуникациона мрежа

СПД за фотонапонске примене

Из различитих разлога у електричним инсталацијама може доћи до пренапона. Узрок може бити:

• Дистрибутивна мрежа као резултат грома или било ког обављеног посла.
• Удари грома (у близини или на зграде и ПВ инсталације или на громобране).
• Варијације у електричном пољу услед грома.

Као и све спољне конструкције, ПВ инсталације су изложене ризику од грома који се разликује од региона до региона. Треба да постоје системи и уређаји за превенцију и заустављање.

Заштита изједначавањем потенцијала

Прва заштитна мера која се постави је медијум (проводник) који обезбеђује изједначавање потенцијала између свих проводљивих делова ПВ инсталације.

Циљ је повезати све уземљене проводнике и металне делове и тако створити једнак потенцијал на свим тачкама инсталираног система.

Заштита од пренапонских уређаја (СПД)

СПД су посебно важни за заштиту осетљиве електричне опреме попут АЦ / ДЦ претварача, уређаја за надзор и ПВ модула, али и друге осетљиве опреме која се напаја електричном дистрибутивном мрежом од 230 ВАЦ. Следећи метод процене ризика заснован је на процени критичне дужине Лцрит и упоређивању са Л кумулативне дужине једносмерних водова.
СПД заштита је потребна ако је Л ≥ Лцрит.
Лцрит зависи од врсте фотонапонске инсталације и израчунава се на следећи начин (табела Ј47):

Слика Ј47 - избор СПД једносмерне струје

Л је збир:

• збир растојања између претварача (претварача) и разводне кутије, узимајући у обзир да се дужине кабла који се налазе у истом каналу броје само једном и
• збир растојања између разводне кутије и тачака повезивања фотонапонских модула који чине низ, узимајући у обзир да се дужине кабла смештених у истом каналу броје само једном.

Нг је густина грома лука (број удара / км2 / годишње).

Слика Ј48 - Избор СПД

СПД заштита
локација	ПВ модули или Арраи кутије		ДЦ страна претварача	Инвертер АЦ страна		Главна плоча
	LDC			LAC		Громобран
kriterijumi	<10 м	> 10 м		<10 м	> 10 м	да	Не
Тип СПД	Непотребно	“СПД 1” Тип 2 [а]	“СПД 2” Тип 2 [а]	Непотребно	“СПД 3” Тип 2 [а]	“СПД 4” Тип 1 [а]	“СПД 4” Укуцајте 2 ако је Нг> 2.5 и надземни вод

[а]. 1 2 3 4 Растојање раздаљине типа 1 према ЕН 62305 се не поштује.

Инсталирање СПД-а

Број и положај СПД-ова на једносмерној страни зависе од дужине каблова између соларних панела и претварача. СПД треба инсталирати у близини претварача ако је дужина мања од 10 метара. Ако је већи од 10 метара, потребан је други СПД који би се требао налазити у кутији близу соларне плоче, а прва се налази у подручју претварача.

Да би били ефикасни, СПД каблови за повезивање са Л + / Л- мрежом и између СПД-овог прикључног блока за уземљење и сабирнице уземљења морају бити што краћи - мањи од 2.5 метра (д1 + д2 <50 цм).

Сигурно и поуздано стварање фотонапонске енергије

У зависности од удаљености између дела „генератора“ и дела „претворбе“, можда ће бити потребно инсталирати два одводника пренапона или више, како би се осигурала заштита сваког од два дела.

Слика Ј49 - локација СПД

Технички додаци за заштиту од пренапонске заштите

Стандарди заштите од грома

Стандардни делови ИЕЦ 62305 1 до 4 (НФ ЕН 62305 делови 1 до 4) реорганизују и ажурирају стандардне публикације ИЕЦ 61024 (серија), ИЕЦ 61312 (серија) и ИЕЦ 61663 (серија) о системима за заштиту од грома.

Део 1 - Општи принципи

Овај део представља опште информације о громовима и њиховим карактеристикама и опште податке и представља друга документа.

Део 2 - Управљање ризиком

Овај део представља анализу која омогућава израчунавање ризика за структуру и одређивање различитих сценарија заштите како би се омогућила техничка и економска оптимизација.

Део 3 - Физичка оштећења конструкција и животна опасност

Овај део описује заштиту од директних удара грома, укључујући систем заштите од грома, проводник, кабл за уземљење, еквипотенцијалност и, према томе, СПД са изједначавањем потенцијала (тип 1 СПД).

Део 4 - Електрични и електронски системи у конструкцијама

Овај део описује заштиту од индукованих ефеката грома, укључујући систем заштите од СПД (типови 2 и 3), заштиту каблова, правила за уградњу СПД, итд.

Ова серија стандарда допуњена је:

• серија стандарда ИЕЦ 61643 за дефинисање производа за заштиту од пренапонске струје (видети Компоненте СПД);
• серију стандарда ИЕЦ 60364-4 и -5 за примену производа у НН електричним инсталацијама (видети Ознаку СПД-а за крај радног века).

Компоненте СПД

СПД се углавном састоји од (видети слику Ј50):

1. једна или више нелинеарних компоненти: под напоном (варистор, цев за пражњење гаса [ГДТ], итд.);
2. термички заштитни уређај (унутрашњи растављач) који га штити од топлотног бекства на крају животног века (СПД са варистором);
3. индикатор који указује на крај животног века СПД; Неки СПД-ови омогућавају даљинско извештавање о овој индикацији;
4. спољни СЦПД који пружа заштиту од кратких спојева (овај уређај се може интегрисати у СПД).

Слика Ј50 - Дијаграм СПД

Технологија живог дела

Доступно је неколико технологија за примену дела уживо. Свака од њих има предности и недостатке:

• Зенер диоде;
• Цев за испуштање гаса (контролисана или неконтролисана);
• Варистор (варистор цинков оксид [ЗОВ]).

Табела у наставку приказује карактеристике и распоред 3 најчешће коришћене технологије.

Слика Ј51 - Збирна табела перформанси

Саставни	Гасна цев (ГДТ)	Капсулирана варница	Варистор цинковог оксида	ГДТ и варистор у серији	Паралелно инкапсулирана варница и варистор
karakteristike
Начин рада	Пребацивање напона	Пребацивање напона	Ограничење напона	Пребацивање и ограничавање напона у серији	Паралелно пребацивање и ограничавање напона
Оперативне криве
апликација	Телеком мрежа НН мрежа (повезано са варистором)	НН мрежа	НН мрежа	НН мрежа	НН мрежа
Тип СПД	Типе КСНУМКС	Типе КСНУМКС	Тип 1 или Тип 2	Тип 1+ Тип 2	Тип 1+ Тип 2

Индикација краја СПД

Индикатори престанка употребе повезани су са унутрашњим растављачем и спољним СЦПД СПД-а да би обавестили корисника да опрема више није заштићена од пренапона атмосферског порекла.

Локална индикација

Ову функцију обично захтевају инсталацијски кодови. Индикатор завршетка животног века даје се индикатором (светлосним или механичким) унутрашњем растављачу и / или спољном СЦПД-у.

Када спољни СЦПД имплементира уређај са осигурачима, неопходно је обезбедити осигурач са ударцем и постољем опремљеним системом за окидање како би се осигурала ова функција.

Интегрисани растављачки прекидач

Механички индикатор и положај управљачке ручке омогућавају природно приказивање краја живота.

Локална индикација и даљинско извештавање

иКуицк ПРД СПД марке КСКСКС Елецтриц је типа „спреман за повезивање“ са интегрисаним прекидачем за искључивање.

Локална индикација

иКуицк ПРД СПД (види слику Ј53) је опремљен локалним механичким индикаторима статуса:

• (црвени) механички индикатор и положај ручице прекидача који искључује означавају искључење СПД-а;
• (црвени) механички индикатор на сваком кертриџу означава крај његовог века употребе.

Слика Ј53 - иКуицк ПРД 3П + Н СПД марке КСКСКС Елецтриц

Даљинско извештавање

(видети слику Ј54)

иКуицк ПРД СПД је опремљен индикационим контактом који омогућава даљинско извештавање о:

• крај животног века кертриџа;
• кертриџ који недостаје и када је враћен на место;
• квар на мрежи (кратки спој, прекид везе нуле, преокрет фазе / нуле);
• локално ручно пребацивање.

Као резултат, даљинско надгледање радног стања инсталираних СПД-ова омогућава да се осигура да су ови заштитни уређаји у стању приправности увек спремни за рад.

Слика Ј54 - Инсталација индикаторске лампице са иКуицк ПРД СПД

Слика Ј55 - Даљинска индикација стања СПД помоћу Смартлинк-а

Одржавање на крају животног века

Када индикатор краја живота указује на искључивање, СПД (или дотични кертриџ) мора да се замени.

У случају иКуицк ПРД СПД, одржавање је олакшано:

• Одељење за одржавање лако може идентификовати кертриџ на крају радног века (који ће бити замењен).
• Кертриџ на крају радног века може се потпуно заменити, јер сигурносни уређај забрањује затварање прекидача који одваја, ако кертриџ недостаје.

Детаљне карактеристике спољног СЦПД-а

Подржати талас струје

Тренутни талас подноси тестове на спољним СЦПД-овима показује следеће:

• За дату оцену и технологију (НХ или цилиндрични осигурач), способност издржавања таласа струје је боља код осигурача типа аМ (заштита мотора) него код осигурача типа гГ (општа употреба).
• За одређену оцену, тренутни талас подноси способност бољи је са прекидачем него са осигурачем. Слика Ј56 доле приказује резултате испитивања издржљивости таласа напона:
• да би се заштитио СПД дефинисан за Имак = 20 кА, спољни СЦПД који се бира је МЦБ 16 А или осигурач аМ 63 А, Напомена: у овом случају осигурач гГ 63 А није погодан.
• да би се заштитио СПД дефинисан за Имак = 40 кА, спољни СЦПД који се бира је МЦБ 40 А или осигурач аМ 125 А,

Слика Ј56 - Поређење способности издржавања таласа напона СЦПД за И_Мак = 20 кА и И_Мак = 40 кА

Инсталиран ниво заштите од напона

Генерално:

• Пад напона на стезаљкама прекидача већи је од пада на стезаљкама уређаја са осигурачима. То је зато што је импеданса компонената прекидача (термички и магнетни уређаји за искључивање) већа од импедансе осигурача.

Међутим:

• Разлика између падова напона остаје незнатна за струјне таласе који не прелазе 10 кА (95% случајева);
• Инсталирани ниво заштите од горњег напона такође узима у обзир импедансу кабла. То може бити високо у случају технологије осигурача (заштитни уређај удаљен од СПД) и ниско у случају технологије прекидача (прекидач у близини, па чак и интегрисан у СПД).

Напомена: Инсталирани ниво заштите од напона је збир падова напона:

• у СПД;
• у спољном СЦПД;
• у кабловима опреме

Заштита од импедансе кратког споја

Кратки спој импедансе расипа пуно енергије и требало би га врло брзо елиминисати да би се спречила оштећења инсталације и СПД-а.

Слика Ј57 упоређује време одзива и ограничење енергије заштитног система осигурачем од 63 А аМ и прекидачем од 25 А.

Ова два заштитна система имају исту способност издржавања таласа од 8/20 µс (27 кА односно 30 кА).

Слика Ј57 - Поређење крива ограничења времена / струје и енергије за прекидач и осигурач који имају исту способност издржавања таласа од 8/20 µс

Ширење таласа грома

Електричне мреже су ниске фреквенције и, као резултат, ширење напонског таласа је тренутно у односу на фреквенцију појаве: у било којој тачки проводника тренутни напон је исти.

Талас грома је високофреквентни феномен (неколико стотина кХз до МХз):

• Талас грома шири се дуж проводника одређеном брзином у односу на фреквенцију појаве. Као резултат, у било ком тренутку напон нема једнаку вредност у свим тачкама медија (види слику Ј58).

Слика Ј58 - Ширење таласа грома у проводнику

• Промена медија ствара појаву ширења и / или одбијања таласа у зависности од:

1. разлика импедансе између два медија;
2. фреквенција прогресивног таласа (стрмост времена пораста у случају импулса);
3. дужина медија.

У случају потпуне рефлексије, нарочито се вредност напона може удвостручити.

Пример: случај заштите СПД-ом

Моделирање феномена примењено на талас муње и лабораторијска испитивања показала су да оптерећење напајано 30 м кабла заштићеном узводно од СПД-а на напону Уп одржава, због појава рефлексије, максимални напон 2 к У_P (видети слику Ј59). Овај талас напона није енергичан.

Слика Ј59 - Рефлексија таласа грома на завршетку кабла

Корективне мере

Од три фактора (разлика импедансе, фреквенција, удаљеност), једини који се заиста може контролисати је дужина кабла између СПД и терета који треба заштитити. Што је већа ова дужина, већи је и одраз.

Генерално, за фронте пренапона суочене у згради, рефлексиони феномени су значајни од 10 м и могу удвостручити напон од 30 м (види слику Ј60).

Неопходно је инсталирати други СПД у доброј заштити ако дужина кабла прелази 10 м између улазног СПД-а и опреме која се штити.

Слика Ј60 - Максимални напон на крају кабла према његовој дужини до фронта упадног напона = 4кВ / ус

Пример струје грома у ТТ систему

Уобичајени режим СПД између фазе и ПЕ или фазе и ПЕН инсталиран је без обзира на врсту система уземљења (погледајте слику Ј61).

Неутрални отпорник за уземљење Р1 који се користи за ступове има мањи отпор од отпорника за уземљење Р2 који се користи за уградњу.

Струја грома ће најлакшим путем проћи кроз круг АБЦД ка земљи. Пролазит ће кроз варисторе В1 и В2 у серији, узрокујући диференцијални напон једнак двоструком горњем напону СПД (У_P1 + У_P2) да се у крајњим случајевима појаве на терминалима А и Ц на улазу у инсталацију.

Слика Ј61 - Само за заједничку заштиту

Да би се ефикасно заштитила оптерећења између Пх и Н, напон диференцијалног начина рада (између А и Ц) мора се смањити.

Стога се користи друга СПД архитектура (види слику Ј62)

Струја грома протиче кроз круг АБХ који има нижу импедансу од кола АБЦД, јер је импеданса компоненте која се користи између Б и Х нула (варница испуњена гасом). У овом случају, диференцијални напон је једнак преосталом напону СПД (У_PКСНУМКС).

Слика Ј62 - Заједничка и диференцијална заштита